DE60225539T2 - METHOD FOR CONTINUOUS PRODUCTION OF POLYARYLENEULFIDE - Google Patents
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Description
TECHNISCHES FELDTECHNICAL FIELD
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyarylensulfid. Genauer gesagt, betrifft sie ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyarylensulfid, welches ein hohes Molekulargewicht besitzt und eine ausgezeichnete thermische Stabilität besitzt.The The present invention relates to a process for the preparation of Polyarylene sulfide. More specifically, it relates to a method for continuous production of polyarylene sulfide, which is a high Has molecular weight and has excellent thermal stability.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Polyarylensulfid (welches im nachfolgenden teilweise mit "PAS" abgekürzt wird), insbesondere Polyphenylensulfid (welches im nachfolgenden teilweise mit "PPS" abgekürzt wird), ist als ein Spezialkunststoff bekannt, welcher ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich mechanischer Stärke und Hitzebeständigkeit und so weiter aufweist und welcher gute elektrische Eigenschaften und hohe Steifigkeit aufweist. Daher wird es weit verbreitet in einer Vielzahl von Materialien eingesetzt, wie zum Beispiel elektronische Bauteile, elektrische Bauteile und mechanische Bauteile. Insbesondere wird ein Formteil mit einer Harzzusammensetzung umfassend ein Polyphenylensulfid und einen anorganischen Füllstoff für eine Vielzahl von Verwendungen eingesetzt.polyarylene (which will be abbreviated to "PAS" in the following), in particular polyphenylene sulfide (which in the following partially abbreviated to "PPS"), is known as a special plastic, which has excellent properties in terms of mechanical strength and heat resistance and so on and what good electrical properties and has high rigidity. Therefore, it becomes prevalent in used a variety of materials, such as electronic Components, electrical components and mechanical components. Especially becomes a molded article with a resin composition comprising a polyphenylene sulfide and an inorganic filler for one Used variety of uses.
In einem herkömmlichen konventionellen Verfahren zur Herstellung eines PAS wird eine dihalogenierte aromatische Verbindung, wie zum Beispiel p-Dichlorbenzol, mit einem Alkalimetallsulfid, wie zum Beispiel Natriumsulfid und Lithiumsulfid, in einem aprotischen organischen polaren Lösungsmittel, wie zum Beispiel N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) gemischt und eine vorgeschriebene Menge von Wasser zu dem Prozess zugegeben, da das Alkalimetallsulfid in einem polaren Lösungsmittel unlöslich ist. Unter diesen Umständen wird das Alkalimetallsulfid in einem polaren Lösungsmittel in Gegenwart von Wasser aufgelöst und ein Teil dessen wird durch Hydrolyse zu einem Alkalimetallhydrosulfid umgewandelt. Das so gebildete Alkalimetallhydrosulfid verhindert jedoch Verbesserungen hinsichtlich des Molekulargewichtes des PAS und verwandelt eine Endgruppe des Polymeren in eine -SH-Gruppe und auf diese Weise führt das Verfahren zu einem PAS mit geringerer thermischen Stabilität.In a conventional one Conventional method of producing a PAS becomes a dihalogenated aromatic compound, such as p-dichlorobenzene, with an alkali metal sulfide, such as sodium sulfide and lithium sulfide, in an aprotic organic polar solvent, such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) mixed and a prescribed Amount of water added to the process as the alkali metal sulfide in a polar solvent insoluble is. Under these circumstances For example, the alkali metal sulfide is dissolved in a polar solvent in the presence of Dissolved water and a part thereof becomes an alkali metal hydrosulfide by hydrolysis transformed. The thus formed alkali metal hydrosulfide prevented however, improvements in the molecular weight of the PAS and converts an end group of the polymer into an -SH group and leads in this way the process to a PAS with lower thermal stability.
Um
die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wurde in der Patentliteratur
ein Verfahren zur Erzeugung eines PAS mit hohem Molekulargewicht
vorgeschlagen, bei der Wasser zu den Ausgangsstoffen zugegeben wird
und anschließend
eine vorläufige
Polymerisation bei einer geringen Temperatur durchgeführt wird [siehe
veröffentlichte
Jedoch sind alle oben genannten Verfahren gemeinsam und jedes für sich immer noch nicht befriedigend zur Herstellung eines PAS, welches ein hohes Molekulargewicht und eine ausgezeichnete thermische Stabilität aufweist, geeignet.however All of the above methods are common and always separate not yet satisfactory for producing a PAS, which is a high Having molecular weight and excellent thermal stability, suitable.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Probleme gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Herstellung eines PAS, welches ein hohes Molekulargewicht und eine ausgezeichnete thermische Stabilität aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines PAS, welches ein hohes Molekulargewicht und eine ausgezeichnete thermische Stabilität aufweist und weiterhin eine Zusammensetzung enthaltend das PAS.The The present invention has been made in view of the above problems made. An object of the present invention is to provide a method for the continuous production of a PAS, which has a high molecular weight and excellent thermal stability. Another object of the present invention is to provide a PAS, which has a high molecular weight and excellent thermal stability and further comprising a composition containing the PAS.
Im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme wurde durch die genannten Erfinder ein intensives und ausführliches Forschungs- und Entwicklungsprogramm aufgelegt und durchgeführt. Als ein Ergebnis aus diesem wurde nun gefunden, dass im Falle eines Verfahrens zur Herstellung eines PAS unter Umsetzung einer dihalogenierten aromatischen Verbindung mit einer Schwefelquelle wie zum Beispiel einem Metallsulfid in einem polaren Lösungsmittel die Aufgaben der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst werden können, dass die Polymerisationsreaktion durchgeführt wird, unter Zugabe eines bestimmten Überschusses der dihalogenierten aromatischen Verbindung im Verhältnis zur Schwefelquelle und dem Aufrechterhalten des Gehaltes der dihalogenierten aromatischen Verbindung in dem Polymerisationsmediums nach der Vollendung der Polymerisationsreaktion bei oder oberhalb eines bestimmten Überschusses.in the With regard to the above-described problems has been mentioned by the Inventors an intense and detailed Research and development program launched and carried out. When a result from this was found now that in the case of a Process for producing a PAS by reacting a dihalogenated aromatic compound with a sulfur source such as a metal sulfide in a polar solvent the tasks of present invention can be achieved by the polymerization reaction carried out with the addition of a certain excess of the dihalogenated aromatic Connection in proportion to the sulfur source and to maintain the content of the dihalogenated aromatic compound in the polymerization medium after completion the polymerization reaction at or above a certain excess.
Somit wurden die Aufgaben der vorliegenden Erfindung gelöst auf der Basis der vorstehenden Ergebnisse und Informationen. Insbesondere liegt der Kern und der Geist der vorliegenden Erfindung in einem kontinuierlichen Verfahren zu Herstellung eines Polyarylensulfids, welcher die Reaktion eines Schwefel-Ausgangsstoffes mit einer dihalogenierten aromatischen Verbindung in einem aprotischen organischen Lösungsmittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt der dihalogenierten aromatischen Verbindung in der Polymerisationsflüssigkeit nach der stofflichen Vollendung der Polymerisationsreaktion in dem Bereich von 5 bis 20 mg/g aufrechterhalten wird.Consequently the objects of the present invention have been solved on Based on the above results and information. Especially The core and spirit of the present invention lies in one continuous process for producing a polyarylene sulfide, which is the reaction of a sulfur starting material with a dihalogenated aromatic compound in an aprotic organic solvent characterized in that the content of the dihalogenated aromatic compound in the polymerization liquid after the material Completion of the polymerization reaction in the range of 5 to 20 mg / g is maintained.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Im nun Folgenden wird eine ausführlichere Darstellung der vorliegenden Erfindung vorgelegt.in the The following will be a more detailed one Presentation of the present invention presented.
1. Herstellverfahren für ein PAS1. Manufacturing method for a PAS
Das Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Polyarylensulfids gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Reaktion eines Schwefel-Ausgangsstoffes mit einer dihalogenierten aromatischen Verbindung in einem aprotischen organischen Lösungsmittel und ist gekennzeichnet durch die Aufrechterhaltung des Gehalts der dihalogenierten aromatischen Verbindung in der Polymerisationsflüssigkeit nach der stofflichen Vollendung der Polymerisationsreaktion in dem Bereich von 5 bis 20 mg/g.The Process for the continuous production of a polyarylene sulfide according to the present The invention includes the reaction of a sulfur precursor with a dihalogenated one aromatic compound in an aprotic organic solvent and is characterized by the maintenance of the content of dihalogenated aromatic compound in the polymerization liquid after the material completion of the polymerization reaction in the Range from 5 to 20 mg / g.
(1) Verbindungen als Ausgangsmaterialien(1) Compounds as starting materials
-1- Dihalogenierte aromatische Verbindung-1- Dihalogenated aromatic compound
Die dihalogenierte aromatische Verbindung, welche in dem Herstellverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, ist zum Beispiel dihalogeniertes Benzol wie zum Beispiel p-dihalogeniertes Benzol und m-dihalogeniertes Benzol, alkyl-substituiertes dihalogeniertes Benzol, cycloalkylsubstituiertes dihalogeniertes Benzol und so weiter wie zum Beispiel 2,3-dihalogeniertes Toluol; 2,5-dihalogeniertes Toluol; 2,6-dihalogeniertes Toluol; 3,4-dihalogeniertes Toluol; 2,5-dihalogeniertes Xylol; 1-Ethyl-2,5-dihalogeniertes Benzol; 1,2,4,5-Tetramethyl-3,6-dihalogeniertes Benzol; 1-n-Hexyl-2,5-dihalogeniertes Benzol; und 1-Cyclohexyl-2,5-dihalogeniertes Benzol, Arylsubstituiertes dihalogeniertes Benzol wie zum Beispiel 1-Phenyl-2,5-dihalogeniertes Benzol; 1-Benzyl-2,5-dihalogeniertes Benzol; und 1-p-Toluyl-2,5-dihalogeniertes Benzol, Dihalobiphenyle wie zum Beispiel 4,4'-Dihalobiphenyl, Dihalonaphthalene wie zum Beispiel 1,4-Dihalonaphthalen; 1,6-Dihalonaphthalen; und 2, 6-Dihalonaphthalene, und ähnliche, wobei jedoch p-Dichlorobenzol besonders bevorzugt ist.The dihalogenated aromatic compound used in the preparation process according to the present invention is used, for example, dihalogenated benzene such as Example p-dihalogenated benzene and m-dihalogenated benzene, alkyl-substituted dihalogenated benzene, cycloalkyl substituted dihalogenated Benzene and so forth such as 2,3-dihalogenated toluene; 2,5-dihalogenated Toluene; 2,6-dihalogenated toluene; 3,4-dihalogenated toluene; 2,5-dihalogenated xylene; 1-ethyl-2,5-dihalogenated benzene; 1,2,4,5-tetramethyl-3,6-dihalogenated Benzene; 1-n-hexyl-2,5-dihalogenated Benzene; and 1-cyclohexyl-2,5-dihalogenated benzene, aryl substituted dihalogenated benzene such as 1-phenyl-2,5-dihalogenated benzene; 1-benzyl-2,5-dihalogenated benzene; and 1-p-toluyl-2,5-dihalogenated benzene, Dihalobiphenyls such as 4,4'-dihalobiphenyl, dihalonaphthalenes such as for example, 1,4-dihalonaphthalene; 1,6-Dihalonaphthalen; and 2, 6-dihalonaphthalenes, and similar, however, p-dichlorobenzene is particularly preferred.
-2- Agrotisches organisches Lösungsmittel-2- Agrotic organic solvent
Beispiele von bevorzugt zu verwendenden aprotischen organischen Lösungsmitteln umfassen im Allgemeinen organische polare Lösungsmittel, wie zum Beispiel Amidverbindungen, Lactamverbindungen, Harnstoffverbindungen, Organoschwefelverbindungen und cyclische Organophosphorverbindungen, welche jeweils alleine als Einzellösungsmittel oder im Gemisch als Lösungsmittelgemisch eingesetzt werden können.Examples of preferred aprotic organic solvents to be used generally include organic polar solvents, such as Amide compounds, lactam compounds, urea compounds, organosulfur compounds and cyclic organophosphorus compounds, each alone as a single solvent or in a mixture as solvent mixture can be used.
Die oben genannten Amidverbindungen in der Gruppe der polaren Lösungsmitteln sind zum Beispiel. N,N-Dimethylformamid; N,N-Diethylformamid; N,N-Dimethylacetamid; N,N-Diethylacetamid; N,N-Dipropylacetamid; N,N-Dimethylbenzoesäureamid, usw.The above-mentioned amide compounds in the group of polar solvents are for example. N, N-dimethylformamide; N, N-diethylformamide; N, N-dimethylacetamide; N, N-diethylacetamide; N, N-dipropylacetamide; N, N-dimethylbenzoic acid amide, etc.
Die oben genannten Lactamverbindungen sind zum Beispiel Caprolactam und N-Alkyl-caprolactame wie zum Beispiel N-Methylcaprolactam; N-Ethylcaprolactam; N-Isopropylcaprolactam; N-Isobutylcaprolactam; N-n-Propylcaprolactam; N-n-Butylcaprolactam; und N-Cyclohexylcaprolactam; N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP); N-Ethyl-2-pyrrolidon; N-Isopropyl-2-pyrrolidon; N- Isobutyl-2-pyrrolidon; N-n-Propyl-2-pyrrolidon; N-n-Butyl-2-pyrrolidon; N-Cyclohexyl-2-pyrrolidon; N-Methyl-3-methyl-2-pyrrolidon; N-Ethyl-3-methyl-2-pyrrolidon; N-Methyl-3,4,5-trimethyl-2-pyrrolidon; N-Methyl-2-piperidon; N-Ethyl-2-piperidon; N-Isopropyl-2-piperidon; N-Methyl-6-methyl-2-piperidon; N-Methyl-3-ethyl-2-piperidon, usw.The The above-mentioned lactam compounds are, for example, caprolactam and N-alkyl-caprolactams such as N-methylcaprolactam; N-ethylcaprolactam; N-Isopropylcaprolactam; N-Isobutylcaprolactam; N-n-Propylcaprolactam; N-n-butylcaprolactam; and N-cyclohexylcaprolactam; N-methyl-2-pyrrolidone (NMP); N-ethyl-2-pyrrolidone; N-isopropyl-2-pyrrolidone; N-isobutyl-2-pyrrolidone; N-n-propyl-2-pyrrolidone; N-n-butyl-2-pyrrolidone; N-cyclohexyl-2-pyrrolidone; N-methyl-3-methyl-2-pyrrolidone; N-ethyl-3-methyl-2-pyrrolidone; N-methyl-3,4,5-trimethyl-2-pyrrolidone; N-methyl-2-piperidone; N-ethyl-2-piperidone; N-isopropyl-2-piperidone; N-methyl-6-methyl-2-piperidone; N-methyl-3-ethyl-2-piperidone, etc.
Die oben genannten Harnstoffverbindungen sind zum Beispiel Tetramethylharnstoff; N,N'-Dimethylethylenharnstoff; N,N'-Dimethylpropylenharnstoff, usw.The The above-mentioned urea compounds are, for example, tetramethylurea; N, N'-dimethylethyleneurea; N, N'-dimethylpropylene, etc.
Die oben genannten Organoschwefelverbindungen sind zum Beispiel Dimethylsulfoxid; Diethylsulfoxid; Diphenylsulfon; 1-Methyl-1-oxosulfolan; 1-Ethyl-1-oxosulfolan; 1-Phenyl-1-oxosulfolan; usw.The The above-mentioned organosulfur compounds are, for example, dimethylsulfoxide; diethyl; diphenyl sulfone; 1-methyl-1-oxosulfolane; 1-ethyl-1-oxosulfolane; 1-phenyl-1-oxosulfolane; etc.
Die oben genannten Organophosphorverbindungen sind zum Beispiel 1-Methyl-1-oxophospholan; 1-n-Propyl-1-oxophospholan; 1-Phenyl-1-oxophospholan, usw.The The above-mentioned organophosphorus compounds are, for example, 1-methyl-1-oxophospholane; 1-n-propyl-1-oxophospholan; 1-phenyl-1-oxophospholan, etc.
Jedes der oben beispielhaft erwähnten aprotischen organischen polaren Lösungsmitteln können alleine verwendet werden oder als Gemisch mit mindestens einem anderen genannten oder auch im Gemisch mit einem Lösungsmittel welches nicht in der obigen Liste enthalten ist, jedoch mit der Maßgabe dass der Zweck und die Lösung der vorliegenden Erfindung durch das Abmischen nicht beeinträchtigt wird.each the example mentioned above Aprotic organic polar solvents can be used alone used or as a mixture with at least one other mentioned or also in a mixture with a solvent which is not included in the list above, but with the proviso that the purpose and the solution of the present invention is not affected by the mixing.
Von den verschiedenen oben exemplarisch genannten aprotischen organischen polaren Lösungsmitteln sind N-Alkylcaprolactame und N-Alkylpyrrolidone bevorzugt, ganz besonders bevorzugt ist N-Methyl-2-pyrrolidon.From the various aprotic organic exemplified above polar solvents are N-alkylcaprolactams and N-alkylpyrrolidones preferred, very particularly preferred is N-methyl-2-pyrrolidone.
-3- Schwefel-Ausgangsstoffe-3- sulfur starting materials
Hauptsächlich finden als Schwefelquelle Metallsulfide Verwendung, typischerweise eine Alkalimetallverbindung, wie zum Beispiel Natriumsulfid, Lithiumsulfid und Kaliumsulfid. Jede der oben genannten Schwefelquellen kann hierbei alleine eingesetzt werden oder aber in Kombination mit wenigstens einer anderen der genannten, oder einem Erdalkalimetallsulfid, oder einer anderen Schwefelquelle als die oben genannten.Mainly find as a sulfur source metal sulfides use, typically a Alkali metal compound such as sodium sulfide, lithium sulfide and potassium sulfide. Each of the above sulfur sources can hereby used alone or in combination with at least another of the above, or an alkaline earth metal sulfide, or a sulfur source other than those mentioned above.
-4- Phasentrennungsmittel-4- phase separation agent
Es ist bevorzugt, dass als Phasentrennmittel Lithiumchlorid, Natriumacetat und ein Salz eines Alkalimetalles wie zum Beispiel Lithium, Wasser und so weiter verwendet wird, wobei ganz besonders Lithiumchlorid bevorzugt verwendet wird.It It is preferred that as the phase separation agent lithium chloride, sodium acetate and a salt of an alkali metal such as lithium, water and so on, with lithium chloride being most preferred is used.
-5- Andere-5- Others
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Comonomer, ein Verzweigungsreagenz, ein Endgruppenreagenz und so weiter in Kombination mit der oben genannten dihalogenierten aromatischen Verbindung eingesetzt werden. Das Comonomer kann zum Beispiel 2,3-Dichlorphenol; 2,3-Dibromphenol; 2,4-Dichlorphenol; 2,4-Dibromphenol; 2,5-Dichlorphenol; 2,5-Dibromphenol; 2,4-Dichloranilin; 2,4-Dibromanilin; 2,5-Dichloranilin; 2,5-Dibromanilin; 3,3-Dichlor-4,4'-diaminobiphenyl; 3,3-Dibrom-4,4'-diaminobiphenyl; 3,3-Dichloro-4,4'-dihydroxybiphenyl, 3,3-Dibrom-4,4'-dihydroxybiphenyl; Di(3-chlor-4-amino)phenylmethan; m-Dichlorobenzol; m-Dibrombenzol; o-Dichlorbenzol; o-Dibrombenzol; 4,4'-dichlordiphenylether; und 4,4'-Dichlordiphenylsulfon umfassen.According to the present The invention may include a comonomer, a branching reagent, an end group reagent and so on in combination with the above dihalogenated aromatic compound can be used. The comonomer can be used for Example 2,3-dichlorophenol; 2,3-dibromophenol; 2,4-dichlorophenol; 2,4-dibromophenol; 2,5-dichlorophenol; 2,5-dibromophenol; 2,4-dichloroaniline; 2,4-dibromoaniline; 2,5-dichloroaniline; 2,5-dibromoaniline; 3,3-dichloro-4,4'-diaminobiphenyl; 3,3-dibromo-4,4'-diaminobiphenyl; 3,3-dichloro-4,4'-dihydroxybiphenyl, 3,3-dibromo-4,4'-dihydroxybiphenyl; Di (3-chloro-4-amino) phenylmethane; m-dichlorobenzene; m-dibromobenzene; o-dichlorobenzene; o-dibromobenzene; 4,4'-dichlorodiphenyl ether; and 4,4'-dichlorodiphenylsulfone include.
Das Verzweigungsreagenz kann zum Beispiel 1,2,4-Trichlorbenzol; 1,3,5-Trichlorbenzol; 1,2,3-Trichlorbenzol; 2,5-Dichlornitrobenzol; und 2,4-Dichlornitrobenzol umfassen.The Branching reagent may be, for example, 1,2,4-trichlorobenzene; 1,3,5-trichlorobenzene; 1,2,3-trichlorobenzene; 2,5-dichloronitrobenzene; and 2,4-dichloronitrobenzene include.
Das Endgruppenreagenz kann Chlorbenzol; Brombenzol; Iodbenzol; p-Chlornitrobenzol; o-Chlornitrobenzol; p-Chlorcyanobenzol; o-Chlorcyanobenzol; und halogeniertes Phenol wie zum Beispiel p-Bromphenol; m-Bromphenol; o-Bromphenol; p-Chlorphenol; m-Chlorphenol; o-Chlorphenol; p-Fluorphenol; m-Fluorphenol; o-Fluorphenol; p-Iodphenol; m-Todphenol; und o-Iodphenol umfassen. Von diesen sind p-Bromphenol und p-Chlorphenol bevorzugt.The End group reagent may be chlorobenzene; bromobenzene; iodobenzene; p-chloronitrobenzene; o-chloronitrobenzene; p-chlorocyanobenzene; o-chlorocyanobenzene; and halogenated phenol such as p-bromophenol; m-bromophenol; o-bromophenol; p-chlorophenol; m-chlorophenol; o-chlorophenol; p-fluorophenol; m-fluorophenol; o-fluorophenol; p-iodophenol; m-Todphenol; and o-iodophenol. Of these, p-bromophenol and p-chlorophenol preferred.
(2) Herstellung von PAS(2) Preparation of PAS
-1- Menge des eingesetzten als Startmaterial dienenden Rohstoffes-1- amount of used as starting material serving raw material
Das Verfahren zur Herstellung eines Polyarylensulfides gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt der dihalogenierten aromatischen Verbindung in der Polymerisationsflüssigkeit nach der stofflichen Vollendung der Polymerisationsreaktion in dem Bereich von 5 bis 20 mg/g aufrechterhalten wird, bevorzugt im Bereich von 6 bis 20 mg/g. Durch dieses Vorgehen wird es ermöglicht, auf effiziente Art ein PAS zu erhalten, welches ein hohes Molekulargewicht besitzt und eine ausgezeichnete thermische Stabilität aufweist. Unter dem Ausdruck "nach der stofflichen Vollendung der Polymerisationsreaktion", wie er hier Verwendung findet wird der Zeitpunkt verstanden, zu dem der Polymerisationsprozess sein Ende findet, also, der Zeitpunkt am Ausgang aus einem kontinuierlich betriebenen Polymerisationsreaktor.The A process for producing a polyarylene sulfide according to the present invention Invention is characterized in that the content of the dihalogenated aromatic compound in the polymerization liquid after the material Completion of the polymerization reaction in the range of 5 to 20 mg / g is maintained, preferably in the range of 6 to 20 mg / g. This approach makes it possible, in an efficient way to obtain a PAS which has a high molecular weight and has excellent thermal stability. Under the expression "after the material Completion of the Polymerization Reaction "as used herein the time understood to be the polymerization process End, that is, the timing at the output of a continuous operated polymerization reactor.
Im Falle der kontinuierlichen Herstellung von einem PAS gemäß der vorliegenden Erfindung, indem eine Schwefelquelle mit einer dihalogenierten aromatischen Verbindung als wesentliche Ausgangsmaterialien reagiert wird, kann die Menge an einzusetzenden Ausgangsmaterialien so bestimmt werden, dass der Gehalt der dihalogenierten aromatischen Verbindung in der Polymerisationsflüssigkeit nach der stofflichen Vollendung der Polymerisationsreaktion in dem oben genannten Bereich aufrechterhalten wird.In the case of the continuous production of a PAS according to the present invention, by using a sulfur source with a dihalogenated aromatic compound as essential starting materials is reacted, the amount of raw materials to be used can be determined so as to maintain the content of the dihalogenated aromatic compound in the polymerization liquid after the completion of the polymerization reaction in the above-mentioned range.
Genauer gesagt, beträgt die Menge an einzusetzender dihalogenierter aromatischer Verbindung bevorzugt wenigstens 1,05 bezogen auf das molare Verhältnis zur Schwefelquelle, besonders bevorzugt im Bereich von 1,06 bis 1,20 bezogen auf das genannte molare Verhältnis. Ein von dem genannten Bereich abweichendes molares Verhältnis führt manchmal zur Unmöglichkeit ein PAS zu garantieren, welches ein hohes Molekulargewicht besitzt und eine ausgezeichnete thermische Stabilität aufweist.More accurate said, amounts the amount of dihalogenated aromatic compound to be used preferably at least 1.05 based on the molar ratio to Sulfur source, more preferably in the range of 1.06 to 1.20 based on the said molar ratio. One of the mentioned Range deviating molar ratio sometimes leads to the impossibility to guarantee a PAS which has a high molecular weight and has excellent thermal stability.
Im Falle der Verwendung von Wasser, liegt die zu verwendende Menge bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 4,0 bezogen auf das molare Verhältnis zur Schwefelquelle, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 3,0 bezogen auf das genannte molare Verhältnis. Ein unterhalb von 0,05 liegendes molares Verhältnis beinhaltet das Risiko einer ungenügenden Umsetzung, wohingegen ein oberhalb von 4,0 liegendes molares Verhältnis das Risiko einer Unmöglichkeit ein PAS mit einem hohen Molekulargewicht herzustellen beinhaltet.in the In case of using water, the amount to be used is preferably in the range of 0.05 to 4.0 based on the molar ratio to Sulfur source, more preferably in the range of 0.1 to 3.0 to the said molar ratio. A molar ratio below 0.05 includes the risk an insufficient one Whereas a molar ratio above 4.0 Risk of impossibility involves producing a high molecular weight PAS.
Um die Polymerisationsreaktion gemäß der vorliegenden Erfindung zu beschleunigen, kann ein Metallhydroxid wie zum Beispiel eine Alkalimetallverbindung und/oder N-Methylaminobuttersäuresalz eines Metalles wie zum Beispiel N-Methylaminobuttersäuresalz eines Alkalimetalles zum Reaktionssystem zusätzlich zu den oben angegebenen Ausgangsmaterialen zugegeben werden. Die Menge des zuzugebenden Additives liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 1,0 bezogen auf das molare Verhältnis zum Metallsulfid, besonders bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 0,8 bezogen auf das genannte molare Verhältnis.Around the polymerization reaction according to the present To accelerate the invention may include a metal hydroxide such as an alkali metal compound and / or N-methylaminobutyric acid salt a metal such as N-methylaminobutyric acid salt an alkali metal to the reaction system in addition to the above Starting materials are added. The amount of to be added Additive is preferably in the range of 0.01 to 1.0 based the molar ratio to the metal sulfide, more preferably in the range of 0.05 to 0.8 based on the said molar ratio.
-2- Reaktionsbedingungen-2- reaction conditions
Die oben genannte Polymerisationsreaktion innerhalb des Herstellverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei einer Temperatur im Bereich von 230 bis 290°C, bevorzugt 240 bis 280°C, besonders bevorzugt 250 bis 270°C durchgeführt werden. Vor der Polykondensation kann eine vorläufige Polymerisation bei einer Temperatur im Bereich von 180 bis 230°C, bevorzugt 190 bis 220°C, besonders bevorzugt 195 bis 215°C durchgeführt werden. Die Reaktionsdauer der Polykondensation liegt im Bereich von 0,5 bis 10 Stunden, bevorzugt 1,0 bis 10 Stunden, besonders bevorzugt 1,5 bis 10 Stunden. Wenn die Reaktionsdauer weniger als 0,5 Stunden beträgt, besteht das Risiko einer ungenügenden Reaktion und ergibt somit nur eine ungenügende Steigerung des Molekulargewichtes des PAS, wobei wenn die Reaktionsdauer mehr als 10 Stunden beträgt, die Verlängerung nicht so effektiv ist, wie erwartet.The above-mentioned polymerization reaction within the production process according to the present invention may be at a temperature in the range of 230 to 290 ° C, preferably 240 to 280 ° C, more preferably 250 to 270 ° C carried out become. Before the polycondensation, a preliminary polymerization in a Temperature in the range of 180 to 230 ° C, preferably 190 to 220 ° C, especially preferably 195 to 215 ° C are performed. The reaction time of the polycondensation is in the range of 0.5 to 10 hours, preferably 1.0 to 10 hours, more preferably 1.5 to 10 hours. When the reaction time is less than 0.5 hours is, there is a risk of insufficient Reaction and thus gives only an insufficient increase in molecular weight the PAS, wherein when the reaction time is more than 10 hours, the renewal not as effective as expected.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der Polymerisationsstufen im Polymerisationskessel nicht besonders limitiert und es kann ein mehrstufiges Verfahren angewendet werden und die Temperaturbedingungen können pro Stufe verändert werden.in the The scope of the present invention is the number of polymerization stages in the polymerization kettle is not particularly limited and it can multi-stage process and the temperature conditions are applied can changed per level become.
Ebenfalls sind der im Rahmen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbare Polymerisationskessel und der Rührer nicht besonders eingeschränkt, jedoch ist es bevorzugt, dass der Polymerisationskessel einem Typ entspricht, der gut für eine vollständige Durchmischung geeignet ist und der Rührer ist bevorzugt ein groß ausgelegter Rührer wie zum Beispiel ein Vollzonenrührer.Also are in the context of the method according to the present invention usable polymerization kettle and the stirrer are not particularly limited, however it is preferred that the polymerization kettle corresponds to a type, good for a complete Mixing is suitable and the stirrer is preferably a large-sized stirrer such as a Vollzonenrührer.
Die nach Beendigung der Hauptpolymerisation erhaltene Polymerisationslösung kann einem Waschschritt unterworfen werden, indem soviel Wasser zugegeben wird, dass das PAS nicht fest wird. Die Wassermenge, welche mit der Menge und der Temperatur der Polymerisationslösung variiert, sollte eine Menge nicht übersteigen, die zu einer Verfestigung oder Fällung PAS durch übermäßiges Kühlen führt. Es ist hierbei im Allgemeinen vorteilhaft, den Inhalt des Waschtankes zu rühren so dass die Polymerisationslösung und das Wasser ausreichend miteinander vermischt werden.The after completion of the main polymerization polymerization solution obtained be subjected to a washing step by adding so much water is that the PAS will not get stuck. The amount of water, which with the amount and temperature of the polymerization solution varies, should not exceed a lot, which leads to a solidification or precipitation PAS leads due to excessive cooling. It This is generally advantageous, the contents of the wash tank to stir so that the polymerization solution and the water is sufficiently mixed together.
Die einsetzbaren Waschlösungen sind nicht besonders eingeschränkt, jedoch dürfen die am Polymer haftenden Verunreinigungen oder Nebenprodukte nicht durch die Lösung in dem Waschmedium zu nachteiligen Effekten für das Polymer führen. Mögliche Waschlösungen sind zum Beispiel Methanol, Aceton, Benzol, Toluol, Wasser und NMP, jedoch ist Wasser bevorzugt.The usable washing solutions are not particularly limited however allowed the adhering to the polymer impurities or by-products not through the solution lead to adverse effects on the polymer in the wash medium. Possible washing solutions are for example, methanol, acetone, benzene, toluene, water and NMP, however Water is preferred.
Nach dem Abschluss der Polymerisationsreaktion wird die Polymerisationslösung in einen Trennkessel eingespeist, in dem die Lösung einem Trennschritt unterworfen wird, um die Lösung in eine Polymerphase und eine Lösungsmittelphase zu trennen.To At the completion of the polymerization reaction, the polymerization solution is dissolved in fed to a separation vessel in which the solution is subjected to a separation step will be the solution in a polymer phase and a solvent phase to separate.
Um die Effizienz des Wasch- und Trennschrittes zu steigern, werden die Wasch- und Trennschritte vorteilhaft wiederholt eingesetzt.Around to increase the efficiency of the washing and separation step the washing and separation steps advantageously used repeatedly.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es weiterhin bevorzugt, das Lösungsmittel zu entfernen, da
die Polymerphase nach dem Abschluss der Wasch- und Trennschritte
immer noch Lösungsmittel
enthält.
Hierbei ist der Abtrennschritt für
das Lösungsmittel
nicht besonders eingeschränkt
und kann gemäß einer
bereits bekannten Entfernungsmethode für Lösungsmittel in einem Herstellverfahren
für PAS
durchgeführt
werden, wie zum Beispiel einem sog. Abflash-Verfahren wie zum Beispiel
in der veröffentlichten
Nach dem Ende des Verfahrens zur Entfernung des Lösungsmittel kann das PAS in einem geschmolzenen Zustand dem Verfahren entnommen werden oder aber nach dem Kühlen mit einer geeigneten Kühlmethode auch in Form von Granulat. Hierbei kann die Kühlmethode zum Beispiel Kühlen mit Luft, mit Wasser, mit Öl oder ähnliches sein.To At the end of the solvent removal process, the PAS may be in a molten state are taken from the process or but after cooling with a suitable cooling method also in the form of granules. Here, the cooling method, for example, with cooling Air, with water, with oil or similar be.
2. Polyarylensulfid (PAS)2. Polyarylene sulfide (PAS)
Das PAS, welches gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, besitzt ein ausreichendes Molekulargewicht, einschließlich einer inhärenten Viskosität [η] von wenigstens 0,10, bevorzugt von wenigstens 0,14, und einem Schmelzindex [MI] von 0 bis 1000 g/10 Minuten. Ein solches Harz, wie soeben beschrieben, welches ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich thermischer Stabilität aufweist ist für verschiedenste Zwecke unter harschen Bedingungen einsetzbar.The PAS, which according to the method of the present invention has a sufficient Molecular weight, inclusive an inherent viscosity [η] of at least 0.10, preferably at least 0.14, and a melt index [MI] from 0 to 1000 g / 10 minutes. Such a resin, as just described, which has excellent thermal stability properties is for various purposes can be used under harsh conditions.
Die oben genannte inhärente Viskosität wurde mit einem Ubbelohde Viskosimeter für eine 0,4 g/Deziliter Lösung des gemäß dem vorgehend beschriebenen Verfahren hergestellten Polyarylensulfids in alpha-Chlornaphthalin bei 206°C bestimmt.The above-mentioned inherent viscosity was measured with an Ubbelohde viscometer for a 0.4 g / deciliter solution of according to the preceding described polyarylene sulfide in alpha-chloronaphthalene at 206 ° C certainly.
Als eine weitere Analysenmethode für die thermische Stabilität kann gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft ein Verfahren eingesetzt werden, welches die Beobachtung der Veränderungen der inhärenten Viskosität [η] des PAS unter Verwendung von Abmischungen von PAS mit NMP und dem Tempern der Mischung bei hoher Temperatur (265°C) für 8 Stunden umfasst. In diesem Verfahren ist das Mischungsverhältnis von PAS zu NMP beliebig, um jedoch die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zu verbessern, wird die Analyse üblicherweise durchgeführt, indem äquivalente Mengen (Massen) der beiden Einzelkomponenten vermischt werden, zum Beispiel jeweils 2,5 g. Weiterhin ist es unter Berücksichtigung der Löslichkeiten der entsprechenden Harze bequem die inhärente Viskosität [η] bei 206°C anzugeben.When another method of analysis for the thermal stability can according to the present Invention advantageously be used a method which the Observation of changes the inherent viscosity [η] of the PAS using blends of PAS with NMP and annealing the mixture at high temperature (265 ° C) for 8 hours. In this Method is the mixing ratio of PAS to NMP arbitrarily, however, the reproducibility of the results to improve, the analysis is usually carried out, by equivalents Quantities (masses) of the two individual components are mixed, for Example in each case 2.5 g. Furthermore, it is under consideration the solubilities the corresponding resins conveniently the inherent viscosity [η] at 206 ° C indicate.
Das PAS, welches gemäß dem Herstellverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird, ist ein Polymer welches wenigstens 70 mol% der Wiederholeinheit enthält, welche zum Beispiel durch die Strukturformel Ar-S-ausgedrückt werden kann, wobei Ar eine Arylgruppe darstellt. Typische PAS gemäß dieser Formel sind PPS enthaltend wenigstens 70 mol% der Wiederholeinheit gemäß der Strukturformel (I) und ein PPS enthaltend wenigstens 70 mol% der Wiederholeinheit gemäß der Strukturformel (II): wobei R1 ein Substituent darstellt ausgewählt aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe, einer Phenylgruppe, einem Metallsalz einer Carbonsäure, einer Aminogruppe, einer Nitrogruppe oder einem Halogenatom wie zum Beispiel Fluor, Chlor oder Brom; m ist eine ganze Zahl von 0 bis 4; und n ist ein mittlerer Polymerisationsgrad im Bereich von 10 bis 200: wobei n wie bereits definiert ist.The PAS obtained according to the production method according to the present invention is a polymer containing at least 70 mol% of the repeating unit, which can be expressed, for example, by the structural formula Ar-S-wherein Ar represents an aryl group. Typical PAS according to this formula are PPS containing at least 70 mol% of the repeating unit according to the structural formula (I) and a PPS containing at least 70 mol% of the repeating unit according to the structural formula (II): wherein R 1 represents a substituent selected from an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group, a phenyl group, a metal salt of a carboxylic acid, an amino group, a nitro group or a halogen atom such as fluorine, chlorine or bromine; m is an integer of 0 to 4; and n is a mean degree of polymerization in the range of 10 to 200: where n is as already defined.
Das Verfahren zur Herstellung von PAS gemäß der vorliegenden Erfindung ist geeignet zur Herstellung von PAS mit jeder beliebigen bekannten Struktur einschließlich einer im wesentlichen linearen Molekülstruktur ohne Verzweigungen oder vernetzten Strukturen und einer Molekülstruktur mit Verzweigungen oder vernetzten Strukturen, wobei die genannten Strukturen abhängig vom Herstellverfahren erzeugt werden können. Zum Beispiel kann das PAS ein Homopolymer oder Copolymer sein, welches als Wiederholeinheit zu wenigstens 70 mol%, bevorzugt zu wenigstens 80 mol% eine para-Phenylensulfideinheit enthält. Beispiele der Struktureinheiten für die Copolymerisation umfassen meta-Phenylensulfideinheiten, ortho-Phenylensulfideinheiten, p,p'-Diphenylenketonsulfideinheiten, p,p'-Diphenylensulfonsulfideinheiten, p,p'-Biphenylensulfideinheiten, p,p'-Diphenylenethersulfideinheiten, p,p'-Diphenylenmethylensulfideinheiten, p,p'-Diphenylencumenylsulfideinheiten und Naphthensulfideinheiten.The Process for the preparation of PAS according to the present invention is suitable for the production of PAS with any known Structure including a substantially linear molecular structure without branches or networked structures and a molecular structure with branches or networked structures, said structures depending on Manufacturing process can be produced. For example, that can PAS be a homopolymer or copolymer which serves as a repeat unit at least 70 mol%, preferably at least 80 mol%, of a para-phenylene sulfide unit contains. Examples of the structural units for the copolymerization include meta-phenylene sulfide, ortho-phenylene sulfide units, p, p'-diphenylene ketone sulfide units, p, p'-diphenylene sulfone sulfide units, p, p'-Biphenylensulfideinheiten, p, p'-Diphenylenethersulfideinheiten, p, p'-Diphenylenmethylensulfideinheiten, p, p'-Diphenylencumenylsulfideinheiten and naphthenesulfide units.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Polyarylensulfidharzes, welche nicht nur gelöst wird durch die beschriebenen Polyarylensulfide, sondern auch durch die Bereitstellung eines Polyarylensulfids mit im wesentlichen linearer Struktur, einem verzweigten oder vernetzten Polyarylensulfid, in welchem eine kleine Menge eines Monomeren, welches wenigstens drei funktionelle Gruppen aufweist zusammen mit den anderen Monomeren polymerisiert wird und einem Polymerblend aus dem gerade beschriebenen Polyarylensulfid mit dem oben beschriebnen Polyarylensulfid mit im wesentlichen linearer Struktur.A Another object of the present invention is the provision a polyarylene sulfide resin which is not only dissolved by the described polyarylene sulfides, but also by the Providing a polyarylene sulfide having a substantially linear Structure, a branched or crosslinked polyarylene sulfide, in which is a small amount of a monomer which is at least three having functional groups together with the other monomers is polymerized and a polymer blend from the just described Polyarylene sulfide with the above-described polyarylene sulfide with essentially linear structure.
Die PAS-Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält 20 bis 90 Gew.%, bevorzugt 20 bis 70 Gew.%, besonders bevorzugt 40 bis 70 Gew.% an PAS, welches gemäß dem oben beschriebenen Herstellverfahren hergestellt wurde und 80 bis 10 Gew.%, bevorzugt 80 bis 30 Gew.%, besonders bevorzugt 60 bis 30 Gew.% eines anorganischen Füllstoffes. Beispiele des anorganischen Füllstoffes umfassen Glasfasern, Carbonfasern, Aramidfasern, Kaliumtitanatwhisker (nadelförmige Einkristalle), Siliziumcarbidwhisker, Glimmerkeramikfasern, Wollastonit, Glimmer, Talkum, Silizium, Aluminium, Kaolin, Ton, Silizium – Aluminium, Ruß, Kalziumcarbonat, Titanoxid, Lithiumcarbonat, Molybdendisulfid, Graphit, Eisenoxid, Glasperlen, Kalziumphosphat, Kalziumsulfat, Magnesiumcarbonat, Magnesiumphosphat, Siliziumnitrid und Hydrotalcit. Jeder der oben genannten Füller kann jeweils für sich oder aber in Kombination mit wenigstens einem anderen verwendet werden. Von den oben genannten Füllern sind Glasfasern besonders bevorzugt.The PAS resin composition according to the present invention Invention contains 20 to 90 wt.%, Preferably 20 to 70 wt.%, Particularly preferably 40 to 70 wt.% Of PAS, which according to the manufacturing method described above and 80 to 10 wt.%, Preferably 80 to 30 wt.%, particularly preferably 60 to 30% by weight of an inorganic filler. Examples of the inorganic filler include glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, potassium titanate whiskers (Needle-shaped Single crystals), silicon carbide whiskers, mica ceramic fibers, wollastonite, Mica, talc, silicon, aluminum, kaolin, clay, silicon - aluminum, Carbon black, calcium carbonate, Titanium oxide, lithium carbonate, molybdenum disulfide, graphite, iron oxide, Glass beads, calcium phosphate, calcium sulfate, magnesium carbonate, magnesium phosphate, Silicon nitride and hydrotalcite. Any of the above fillers can each for used or in combination with at least one other become. From the above fillers Glass fibers are particularly preferred.
Hierbei ist die Glasfaser nicht besonders eingeschränkt und kann je nach Verwendungszweck ausgewählt werden aus Alkaliglas, Glas mit niedrigem Alkalianteil und Alkali-freies Glas. Die Länge der Fasern beträgt bevorzugt 0,1 bis 8 mm, besonders bevorzugt 0,3 bis 6 mm, und der Durchmesser der Fasern ist bevorzugt 0,1 bis 30 Mikrometer (μm), besonders bevorzugt 0,5 bis 25 μm. Beträgt die Länge der Fasern weniger als 0,1 mm, führt dies zu geringeren Verstärkungseffekten, wohingegen Längen von oberhalb 8 mm zu einer Abnahme der Fließfähigkeit der Abmischung führen. Ein Durchmesser der Fasern unterhalb von 0,1 μm führt zu einer Abnahme der Fließfähigkeit der Harzes, wohingegen Durchmesser der Fasern von oberhalb 30 μm zu geringerer Stärke der Mischung führt. Die Konfiguration der Glasfaser ist nicht besonders eingeschränkt und kann aus einer Vielzahl von Formen gewählt werden wie zum Beispiel Roving, gemahlene Fasern und geschnittene Stränge. Die Glasfaser kann hierbei alleine oder aber in Abmischungen mit anderen Füllern eingesetzt werden.in this connection The fiber is not particularly limited and may vary depending on the purpose selected are made of alkali glass, low alkali glass and alkali-free Glass. The length the fibers is preferably 0.1 to 8 mm, particularly preferably 0.3 to 6 mm, and the Diameter of the fibers is preferably 0.1 to 30 microns (microns), especially preferably 0.5 to 25 microns. is the length fibers less than 0.1 mm this to lower reinforcement effects, whereas lengths above 8 mm lead to a decrease in the flowability of the mixture. One Diameter of the fibers below 0.1 microns leads to a decrease in flowability the resin, whereas diameter of the fibers from above 30 microns to lesser Strength the mix leads. The configuration of the fiber is not particularly limited and can be chosen from a variety of forms such as Roving, ground fibers and cut strands. The glass fiber can here used alone or in blends with other fillers.
Um die Verträglichkeit der Glasfaser mit dem Harz zu verbessern, kann die Glasfaser einer Oberflächenbehandlung unterworfen werden mit einem Kopplungsagenz auf Silanbasis, auf Aminosilanbasis, auf Epoxysilanbasis, auf Vinylsilanbasis oder Methacrylsilanbasis, einem Kopplungsagenz auf Titanatbasis, auf Tetramethyl-orthotitanatbasis oder Tetraethyl-orthotitanatbasis, einem Chromkomplex oder einer Borverbindung.Around the compatibility To improve the glass fiber with the resin, the glass fiber can be one surface treatment be subjected to a silane-based coupling agent Aminosilane-based, epoxysilane-based, vinylsilane-based or methacrylic-silane-based a titanate-based coupling agent based on tetramethyl orthotitanate or tetraethyl orthotitanate base, a chromium complex or a Boron compound.
Weiterhin ist das Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung des PAS-Harzes gemäß der vorliegenden Erfindung nicht besonders eingeschränkt. Die Zusammensetzung kann zum Beispiel hergestellt werden durch Blenden des PAS, eines anorganischen Füllstoffs und eines je nach Erfordernis notwendigen Additivs wie zum Beispiel eines Kupplungsagenz auf Silanbasis, eines Antioxidanz, eines Hitzestabilisators, eines Schmiermittels, eines Weichmachers, eines Leitfähigkeitsblockers, eines Färbemittels und Pigment; Vermischen der Komponenten miteinander mit Hilfe eines Taumelmischers, Henschelmischers oder ähnlichem; und den Eintrag der entstehenden Mischung in einen Schmelzkneter um ein Schmelzgranulat unter Verwendung eines Einschneckenextruders oder Multischneckenextruders oder unter Verwendung eines Kneters, Banburymischers oder ähnliches zu erhalten.Farther is the process for preparing the composition of the PAS resin according to the present Invention not particularly limited. The composition can for example, by blending the PAS, an inorganic one filler and an additive as required, such as a silane-based coupling agent, an antioxidant, a heat stabilizer, a Lubricant, a plasticizer, a conductivity blocker, a colorant and pigment; Mix the components together using a Tumbler, Henschelmischers or similar; and the entry of resulting mixture in a melt kneader to a melt granules using a single-screw extruder or multi-screw extruder or using a kneader, Banbury mixer or the like to obtain.
Ein Formteil gemäß der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel aus der oben beschriebenen PAS-Zusammensetzung hergestellt werden durch Spritzgussschmelz- oder Extrusionsschmelzverfahren oder eine ähnliche Methode.One Molded part according to the present For example, the invention can be made from the PAS composition described above are produced by injection molding or extrusion melting or a similar one Method.
Durch das Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Polyarylensulfids gemäß der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch die Aufrechterhaltung des Gehalts der dihalogenierten aromatischen Verbindung in der Polymerisationsflüssigkeit nach der stofflichen Vollendung der Polymerisationsreaktion in dem Bereich von 5 bis 20 mg/g ist es möglich, ein Polyarylensulfid mit hohem Molekulargewicht und gleichzeitig ausgezeichneten Eigenschaften hinsichtlich thermischer Stabilität zu erzeugen.By the process for the continuous production of a polyarylene sulfide according to the present invention characterized by the maintenance of the content of the dihalogenated aromatic compound in the polymerization liquid after the material Completion of the polymerization reaction in the range of 5 to 20 mg / g it is possible a high molecular weight polyarylene sulfide and simultaneously excellent thermal stability properties.
Das aus dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhältliche PAS ist vorteilhaft einsetzbar als Material für eine große Vielzahl an Formteilen wie zum Beispiel als Material für Filme, Fasern, mechanische Bauteile, elektrische Bauteile, elektronische Bauteile und so weiter.The from the method according to the present invention Invention available PAS can be used advantageously as a material for a large variety of molded parts such as for example as material for Films, fibers, mechanical components, electrical components, electronic Components and so on.
In dem nun Folgenden wird die vorliegende Erfindung in noch mehr Details unter Bezugnahme auf Beispiele erläutert. Untersuchungen wurden auch durchgeführt hinsichtlich der Konzentration an PDCB, der inhärenten Viskosität des PAS und dessen thermischer Stabilität unter Verwendung der folgenden Vorschriften:In In the following, the present invention will be described in even greater detail with reference to examples. Investigations were also performed in terms of the concentration of PDCB, the inherent viscosity of the PAS and its thermal stability using the following rules:
{Messung der Konzentration an PDCB}{Measurement of concentration of PDCB}
Die Konzentration an PDCB wurde mittels einer Methode unter Verwendung eines internen Standards mit Hilfe eines Gaschromatographen unter Verwendung von Chloroform als das verdünnende Lösungsmittel und 1,2,4-TCB als interner Standard.The Concentration of PDCB was using a method using an internal standard with the help of a gas chromatograph Use of chloroform as the diluting solvent and 1,2,4-TCB as internal standard.
{Bestimmungsmethode für die thermische Stabilität}{Thermal stability determination method}
Eine miniaturisierte druckdichte Zelle, welche ein internes Volumen von 10 Millilitern (mL) aufwies und aus rostfreiem Stahl des Typs SUS 316 gefertigt war wurde mit 2,5 g PAS und 2,5 g N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) beschickt und hermetisch dicht versiegelt. Die Zelle wurde dann in einem Ölbad erhitzt, um die Temperatur auf 265°C zu erhöhen und dort für 8 Stunden gehalten. Danach wurde die Zelle aus dem Ölbad entnommen und abgekühlt, und dann wurde das PAS aus der Zelle entnommen, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Dann wurde die inhärente Viskosität [η] des getrockneten PAS gemäß dem folgenden Verfahren gemessen.A miniaturized pressure-tight cell, which has an internal volume of 10 milliliters (mL) and made of SUS stainless steel 316 was prepared with 2.5 g PAS and 2.5 g N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) loaded and hermetically sealed. The cell was then in an oil bath heated to raise the temperature to 265 ° C and there for 8 hours held. Thereafter, the cell was removed from the oil bath and cooled, and then the PAS was removed from the cell, washed with water and dried. Then, the inherent viscosity [η] of the dried PAS according to the following Measured method.
{Messung der inhärenten Viskosität}{Measurement of inherent viscosity}
Eine
Probe des PAS mit einem Gewicht von 0,04 +/– 0,001 g wurde in 10 mL alpha-Chlornaphthalin bei
235°C innerhalb
von 15 Minuten gelöst,
und Viskositätsmessungen
der erhaltenen Lösung
wurden in einem auf 206°C
thermostatisierten Thermostaten durchgeführt und die Viskosität des reinen
alpha-Chlornaphthalins frei
von dem PAS-Polymer bestimmt um die relative Viskosität zu bestimmen.
Die inhärente
Viskosität
[η] wurde
bestimmt gemäß der folgenden
Formel unter Verwendung der so erhaltenen relativen Viskosität.
Beispiel 1example 1
Vorläufige Polymerisationpreliminary polymerization
Ein 1 m3 großer Kessel für die Synthese der Ausgangsmaterialien aus Titan, welcher mit einem Rührer ausgestattet war, wurde mit 633 kg N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) und 100 kg (2.38 Kilomol) Lithiumhydroxid (LiOH × H2O) beschickt, und die entstehende Mischung wurde auf 140°C aufgeheizt und bei dieser Temperatur gehalten. Das in dem als Ausgangsmaterial dienenden Lithiumhydroxid enthaltene Wasser wurde durch batchweise Destillation entfernt. Anschließend wurden 65 N-Kiloliter gasförmiger Schwefelwasserstoff in die auf einer Temperatur von 130°C gehaltene Mischung eingeblasen um Lithiumhydrosulfid zu produzieren.A 1 m 3 kettle for the synthesis of titanium starting materials equipped with a stirrer was charged with 633 kg of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and 100 kg (2.38 kilomole) of lithium hydroxide (LiOH.H 2 O). charged and the resulting mixture was heated to 140 ° C and held at this temperature. The water contained in the starting lithium hydroxide was removed by batchwise distillation. Subsequently, 65 N-kiloliters of gaseous hydrogen sulfide were blown into the mixture maintained at a temperature of 130 ° C to produce lithium hydrosulfide.
Anschließend wurde die Zufuhr von Schwefelwasserstoff gestoppt und der Synthesekessel wieder bis auf eine Temperatur von 205°C aufgeheizt. Zusammen mit der Erwärmung der Reaktionsmischung wird auch das als Nebenprodukt der Umsetzung mit Schwefelwasserstoff gebildete Wasser durch batchweise Destillation entfernt, während aus dem Lithiumhydrosulfid Lithiumsulfid gebildet wurde.Subsequently was stopped the supply of hydrogen sulfide and the synthesis boiler heated again to a temperature of 205 ° C. Together with the warming The reaction mixture is also the by-product of the reaction removed with hydrogen sulfide water by batchwise distillation, while was formed from the lithium hydrosulfide lithium sulfide.
Nach dem Abschluss der Reaktion enthielt das Reaktionsprodukt 1,08 Kilomol Lithiumsulfid und 0,214 Kilomol Lithium-N-methyl-4-aminobutyrat. Unter der Vorgabe einer Temperatur von 205°C, wurden zum Reaktionsprodukt 168,3 kg (1,145 Kilomol) p-Dichlorbenzol (PDCB) und weiterhin 5,3 kg reines Wasser zugegeben und die Reaktion bei 210°C für 3 Stunden fortgeführt. Dann wurde die Reaktionslösung auf 60°C oder tiefer gekühlt, und die erhaltene Reaktionsmischung wurde aus dem Kessel in einen 20 Liter Kessel überführt. Der Umsatz an PDCB betrug 85%.Upon completion of the reaction, the reaction product contained 1.08 kilomole of lithium sulfide and 0.214 kilomole of lithium N-methyl-4-aminobutyrate. Under the condition of a temperature of 205 ° C, 168.3 kg (1,145 kilomoles) of p-dichlorobenzene (PDCB) and further 5.3 kg of pure water were added to the reaction product, and the reaction was continued at 210 ° C for 3 hours. Then, the reaction solution became 60 ° C or lower cooled and the resulting reaction mixture was transferred from the kettle to a 20 liter kettle. Sales to PDCB was 85%.
Kontinuierliche PolymerisationContinuous polymerization
Ein 10 Liter Autoklav, ausgestattet mit einem Vollzonenrührer, wurde mit 855 g Lithiumchlorid als Phasentrennmittel und 5145 g NMP beschickt und bis auf eine Temperatur von 260°C aufgeheizt. Das oben hergestellte Präpolymer wurde bei 60°C gelagert und kontinuierlich zum Reaktor mit einer Zuflussrate von 33,3 g/Minute unter Verwendung einer Zahnradpumpe zudosiert.One 10 liters autoclave, equipped with a Vollzonenrührer was charged with 855 g of lithium chloride as a phase release agent and 5145 g of NMP and heated to a temperature of 260 ° C. The above made prepolymer was at 60 ° C stored and continuously to the reactor with an inflow rate of 33.3 g / minute metered using a gear pump.
Auf der anderen Seite wurden ungefähr 150 bis 200 g der Polymerisationsmischung aus dem Reaktor durch ein Ablassventil ungefähr alle 5 Minuten abgezogen um somit einen konstanten Füllstand des Reaktors aufrechtzuerhalten. Das Verfahren wurde für 24 Stunden fortgeführt und die entnommenen Proben mit Hilfe einer Dekantationsfiltertechnik in das Polymer und die Polymerisationsflotte getrennt. Dann wurde die Konzentration von PDCB in der Polymerisationsflotte gemessen. Das erhaltene Polymer wurde zweifach mit heißem Wasser und weiter mit Aceton gewaschen und dann im Vakuum bei 120°C für 12 Stunden getrocknet um die inhärente Viskosität [η] and Δ[η] zu bestimmen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 wiedergegeben.On the other side was about 150 to 200 g of the polymerization mixture from the reactor a drain valve approximately deducted every 5 minutes for a constant level maintain the reactor. The procedure was for 24 hours continued and the samples taken by means of a decantation filter technique separated into the polymer and the polymerization. Then it became measured the concentration of PDCB in the polymerization liquor. The resulting polymer was washed twice with hot water and further with acetone washed and then dried in vacuo at 120 ° C for 12 hours the inherent viscosity [η] and Δ [η]. The results are shown in Table 1.
Beispiel 2Example 2
Das Verfahren laut Beispiel 1 wurde wiederholt um wiederum eine PAS Polymerisationsmischung zu erhalten mit der Abweichung, dass die Menge an eingesetztem p-Dichlorbenzol (PDCB) von 168,3 kg (1,145 Kilomol) auf 171,4 kg (1,166 Kilomol) geändert wurde. Die Ergebnisse der analog zu Beispiel 1 durchgeführten Prüfungen sind ebenfalls in Tabelle 1 wiedergegeben.The Method according to Example 1 was repeated to turn a PAS To obtain polymerization mixture with the deviation that the Amount of p-dichlorobenzene (PDCB) used of 168.3 kg (1,145 kilomoles) changed to 171.4 kg (1.166 kilomoles) has been. The results of the tests carried out analogously to Example 1 are also shown in Table 1.
Beispiel 3Example 3
Das Verfahren laut Beispiel 1 wurde wiederholt um wiederum eine PAS Polymerisationsmischung zu erhalten mit der Abweichung, dass die Menge an eingesetztem p-Dichlorbenzol (PDCB) von 168,3 kg (1,145 Kilomol) auf 174,6 kg (1,188 Kilomol) geändert wurde. Die Ergebnisse der analog zu Beispiel 1 durchgeführten Prüfungen sind ebenfalls in Tabelle 1 wiedergegeben.The Method according to Example 1 was repeated to turn a PAS To obtain polymerization mixture with the deviation that the Amount of p-dichlorobenzene (PDCB) used of 168.3 kg (1,145 kilomoles) changed to 174.6 kg (1.188 kmol) has been. The results of the tests carried out analogously to Example 1 are also shown in Table 1.
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
Das
Verfahren laut Beispiel 1 wurde wiederholt um wiederum eine PAS
Polymerisationsmischung zu erhalten mit der Abweichung, dass die
Menge an eingesetztem p-Dichlorbenzol (PDCB) von 168,3 kg (1,145 Kilomol)
auf 162,0 kg (1,102 Kilomol) geändert
wurde. Die Ergebnisse der analog zu Beispiel 1 durchgeführten Prüfungen sind
ebenfalls in Tabelle 1 wiedergegeben. TABELLE 1
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEITINDUSTRIAL APPLICABILITY
Polyarylensulfid ist als ein Plastikwerkstoff bekannt, der außergewöhnlich in seiner mechanischen Festigkeit ist und seiner Hitzebeständigkeit und so weiter und der gute elektrische Eigenschaften aufweist und eine hohe Steifigkeit besitzt. Als solcher wird er weit verbreitet für eine Vielzahl von Materialien eingesetzt, wie zum Beispiel als elektronische Bauteile, elektrische Bauteile und mechanische Bauteile. Im Besonderen kann ein Formkörper aus einer Harzzusammensetzung aus Polyphenylensulfid und einem anorganischen Füllstoff für eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden.polyarylene is known as a plastic material that is exceptional in its mechanical strength is and its heat resistance and so on and the good electrical properties and has a has high rigidity. As such, it becomes widespread for a variety used in materials such as electronic components, electrical components and mechanical components. In particular, a moldings of a resin composition of polyphenylene sulfide and an inorganic one Filler for a variety used by various applications.
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